1. No category

Python: Variable og beregninger,
input og utskrift
TDT4110 IT Grunnkurs
Professor Guttorm Sindre
Læringsmål og pensum
• Mål for denne uka:
– Vite litt om design av programmer (2.1, 2.2, 2.4)
– Kunne skrive ut til skjermen (2.3, 2.8)
– Kunne bruke variable og vite om datatyper (2.5)
• og gjøre enkle beregninger (2.7)
– Kunne lese inndata fra tastatur (2.6)
• Pensum
– […] Python Ch 2: Input, Processing, and Output
• Kahoot på fredag: 2.3 – 2.8
– Vil lønne seg å ha lest + prøvd ut innlesing og utskrift,
variabelkonvertering og beregninger i Python
2
Designe et program
Kapittel 2.1-2.2
Programutviklingssyklus
• Programutviklingssyklusen er prosessen man følger
når man lager og utvikler programmer:
Designe
program
Skriv
kode
Rette
skrivefeil
Teste
program
Rett opp
logiske
feil
Videreutvikle
Programmet?
4
Programutviklingssyklus
1. Designe programmet:
– Forstå oppgaven som programmet skal utføre
– Avgjøre stegene som må tas for å utføre oppgaven
2. Skrive kode:
– Må følge regler definert av programmeringsspråket
3. Rette opp skrivefeil:
– Feilmeldinger fra tolker/kompilator må rettes opp for å kunne kjøre
• NB: av og til kan skrivefeil likevel bli grammatisk korrekte
• Dette er verre, da ses feilen først under kjøring
4. Teste programmet:
– Når programmet kan kjøres må det testes for logiske feil i koden, for
eksempel feil i beregninger, produserer feil resultat, osv.
5. Rette opp logiske feil (debugging)
– Finner og retter opp logiske feil
5
Hjelp til å designe programmer:
Pseudokode
• Beskriver programmet med naturlig språk
• Pseudokode kan ikke forstås av en datamaskin
– men kan oversettes av mennesker til ulike
programmeringsspråk
Hent inn (input) radius (r) for sylinderen
Hent inn (input) høyde (h) for sylinderen
Kalkuler areal og volum av sylinderen
a) kalkuler omkrets av sirkel (2*pi*r)
b) areal av sirkel (pi*r**2)
c) volum av sylinder (A_sirkel*h)
d) areal av sylinder (2*A_sirkel + omkrets*h)
Vis (på skjerm) areal og volum
6
Hjelp til å designe programmer:
Flytskjema
Start
• Beskriver programmer grafisk:
– Ovaler: Terminalsymboler som viser start
og stopp
– Parallellogram: Input- og output-symboler
(hente inn fra bruker og vise til skjerm)
– Rektangel: Prosesseringssymboler der
man utfører noe på data (for eksempel
beregninger)
• Blir mer nyttig hvis det også fins
valg (romber) og løkker (piler
tilbake)
Input
radius
Input
høyde
Kalkuler areal og
volum
Vis resultater
Stopp
7
Hjelp til å designe programmer:
Input – prosessering - output
• Dataprogrammer utføres ofte som en
trestegsprosess:
1. Mottar input
2. Utfører prosessering av input (gjøre noe med input)
3. Produserer output
Input
radius
høyde
Prosess
O_sirkel = 2*pi*r
A_sirkel = pi*r**2
V_sylinder = A_sirkel * h
A_sylinder = 2 * A_sirkel +
O_sirkel * h
Output
Volum syl.
Areal syl.
8
Brukervennlighet
• Hvis programmet skal kunne brukes av andre:
– Må være enkelt for brukeren
• Ikke kreve programmeringskunnskaper
• Ikke kreve kjennskap til interne beregninger
• Lett å bruke nye inputverdier fra gang til gang
– Forståelig
• All input må være forklart
• All output må være forklart
• Alltid lett å skjønne hva som skal gjøres
– Pluss flere kriterier som vi ikke går inn på her
9
Vi hadde først…
• Må skrive inn
beregninger hver gang
– Areal av sylinder: tungvint,
må gjenta formler vi
allerede skrev lenger oppe
10
Så…
• Bedre: variable
– Husker verdier
– Slipper å gjøre
mellomregninger på nytt
• Må fortsatt programmere
alt selv
– Ingen lettelse av arbeid for
andre
11
Lagret program:
•
Bedre:
– Slipper å skrive alt på nytt
•
Men
– Må i koden for å endre r, h
• Tungvint
• Uaktuelt for bruker som
ikke kan programmere
– Uforståelig output
• Kun tall uten forklaring
12
Bedre lagret program:
•
Bedre:
– Nå kan en bruker gi inn
ulike verdier for r og h
UTEN å måtte endre
koden
– Brukeren får forklaring
• Hva skal inn?
• Hva kommer ut?
13
Kommentarer
Kapittel 2.4
Kommentarer i programmer
–
–
–
–
Forklarer hva som blir gjort i programmet
Blir ignorert av tolker / kompilator
Blir ikke skrevet ut til skjerm.
Startes i Python med tegnet #
• Kommentarer er viktigere
– Jo større programmet er
– Jo flere som skal samarbeide om å lage det
– Jo lenger det skal brukes
• Men også ok i egen jobbing med små programmer:
– Først skrive pseudokode som kommentarer
– Så skrive programkoden mellom kommentarene
15
Læringsmål og pensum
• Mål for denne uka:
– Vite litt om design av programmer (2.1, 2.2, 2.4)
– Kunne skrive ut til skjermen (2.3, 2.8)
– Kunne bruke variable og vite om datatyper (2.5)
• og gjøre enkle beregninger (2.7)
– Kunne lese inndata fra tastatur (2.6)
• Pensum
– […] Python Ch 2: Input, Processing, and Output
16
Vise output med print-funksjonen
Kapittel 2.3
Skrive informasjon til skjerm
• For å skrive noe til skjerm brukes funksjonen
print(uttrykk)
–for eksempel
print(‘Hei verden!’)
–skriver teksten ”Hei verden!” til skjerm
•Uttrykket kan være
–Tall, utregning av tall, logiske uttrykk, tekst og/eller variabel
–Ett eller flere elementer
18
Vise flere elementer med print
funksjonen
• Kan vise flere elementer i samme print-setning
– Elementene skilles med komma
– Eksempel på å vise to elementer til skjerm:
print(’Areal av sirkelen blir: ’, 2*3.14*5)
• Tekstrenger har fnutter rundt seg
• Tall, aritmetiske uttrykk og variable har ikke fnutter
• print legger på et mellomrom mellom hvert element
– Men kan endre dette med ekstra triks, mer om det senere
19
Variable og datatyper
Kapittel 2.5
Læringsmål og pensum
• Mål for denne uka:
– Vite litt om design av programmer (2.1, 2.2, 2.4)
– Kunne bruke variable og vite om datatyper (2.5)
• og gjøre enkle beregninger (2.7)
– Kunne skrive ut til skjermen (2.3, 2.8)
– Kunne lese inndata fra tastatur (2.6)
• Pensum
– […] Python Ch 2: Input, Processing, and Output
21
Hvorfor trenger vi variable?
• Kan beregne ved å bare skrive inn tallene direkte?
• F.eks. regne ut omkrets og areal for sirkel:
• Men funker dårlig…
– …hvis omkrets og areal trengs videre i andre beregninger
– …hvis vi skal beregne for mange ulike sirkler
– …hvis programmet skal bli nyttig for noen som ikke kan
programmere
22
Variable
• Formål: huske data til bruk senere i programmet
–
–
–
–
Variabelen har et navn
Representerer en verdi lagret i datamaskinens minne
Innhold kan variere i løpet av programmet
Er ikke helt det samme som en variabel i matematikken
• Variabel er et sentralt konsept i programmering
– trengs i utregninger og beslutninger
– for å lagre og gjøre endringer på informasjon
23
Opprette variable
• Oppretting av variable gjøres ved tilordningsuttrykk:
alder = 23
– Etter dette vil alder referere til verdien 23 i minnet
alder
– verdien kan endres med nye tilordninger
• f.eks alder = 24
eller
alder = alder + 1
• En tilordning skrives generelt på formen:
variabel = uttrykk
–Tegnet ”=” (er lik) er en tilordningsoperator
–variabel er navnet på variabelen
–uttrykk representerer en verdi
24
Endring av verdi i en variabel
• En variabel kan endre verdi i løpet av et program.
• Man endrer verdien av variabel ved å gjøre en ny
tilordning.
• Eks:
alder = 29
print(alder)
alder = 30
print(alder)
alder
25
Lagring av verdier
• Variablenes verdier lagres sammen med andre data
og programmer i minnet (RAM på datamaskinen)
– Tenk på RAM som en kommode med nummererte skuffer
– I hver skuff kan du lagre en byte eller 8 biter (bits)
– En byte er et tall i området 0-255 (8 sifre i 2-tallssystemet)
• Pythons tolker / kompilator finner selv hvor mye plass
som trengs for å lagre en verdi
– En enkelt byte: lite heltall eller bokstav
– Flere bytes: store heltall, flyttall
– Mange bytes: lange tekststrenger eller lister
TDT4105 IT Grunnkurs
26
Regler for variabelnavn
•
Forbudt å bruke
– Nøkkelord i Python (f.eks. def, if, …) som variabelnavn
– Andre symboler enn bokstav eller _ som første tegn
– Andre symboler enn bokstav, tall eller _ i påfølgende tegn
• NB: Python skiller mellom store og små bokstaver
• Dvs., pris, Pris, PRIS og PRiS vil være ulike variable
– Et navn kan ikke brukes i programmet før variabelen er opprettet
•
Anbefalinger
– Bruk navn som er informative, ikke villedende eller intetsigende
– Unngå variabelnavn som lett kan forveksles / feiltastes
– Hvis variabelnavn består av flere ord, bruk _ mellom ordene
• F.eks. areal_sirkel, pris_inkl_moms
• Eller stor bokstav på nytt ord: arealSirkel, prisInklMoms
27
Datatyper
•
I Python kan variable ta vare på ulike typer data (datatyper), som
–
–
–
–
Heltall (int):
Desimaltall (float):
Tekststreng (str):
Sannhetsverdi (bool):
antall = 7
penger = 35.5 # Bruker . i stedet for ,
navn = ’Petter’ # Bruker fnutter
rykte = True eller rykte = False
• Datatypen kan sjekkes med
type(uttrykk)
• I Python får variable type ved tilordning
– Dvs. at en variabel kan bytte datatype underveis i programmet
28
Oppgave: Datatyper
• Angi hvilken datatype disse variablene bør være
heltall (integer), desimaltall (float), streng (string),
sannhetsverdi (boolean):
–
–
–
–
–
–
–
A) Variabel for å lagre et telefonnummer
B) Variabel for å lagre millimeter nedbør
C) Variabel for å lagre navn på et fag
D) Variabel for å lagre om en deltaker er påmeldt eller ikke
E) Variabel for å lagre pris på bensin
F) Variabel for å lagre personnummer
G) Variabel for å lagre en tekstmelding
29
Mer om variabler og datatyper
• Noen programmeringsspråk har en grense på hvor
mange siffer en variabel kan takle.
• Python har ingen slik grense.
• Du kan også skrive tall angitt med vitenskapelig
notasjon, f.eks: 5.9e9 som betyr 5.9 * 109
30
Læringsmål og pensum
• Mål
–
–
–
–
Lære om å designe et program
Lære om skrive ut til skjermen (print)
Lære om variable
Lære om å lese fra tastatur
• Pensum
– Starting out with Pyton: Chapter 2
Input, Processing, and Output
31
Lese input fra tastatur
Kapittel 2.6
Hent input fra tastatur med
funksjonen input
• I Python brukes funksjonen input for å få taste inn data:
variabel = input(prompt)
–promptet vises på skjerm når programmet venter på input
–variabel er navnet på variabelen som får data som blir tastet inn
–Eks:
navn = input(’Hva er navnet ditt? ’)
–Bruk mellomrom på slutten av prompt-teksten
•Virker uten også, men…
•inndata kommer da kloss etter promptet
33
Lese inn tall med input funksjonen
• input-funksjonen returnerer alltid en tekststreng
– dvs. en tekst med fnutter rundt.
• Tekst funker dårlig i matematiske beregninger
• Hva hvis du ønsker å
– hente inn tall fra brukeren?
– gjøre beregninger på disse tallene?
• Må konvertere tekststrengen til et tall
• Mulige funksjoner for dette:
variabel = int(element)
variabel = float(element)
variabel = eval(uttrykk)
# Konverterer element til et heltall
# Konverterer element til et desimaltall
# Konverterer uttrykk til verdi
34
Bruk av int() og float()
• To måter å hente heltall fra input-funksjon:
streng_verdi = input(’Hvor mange kuer har du ? ’)
kuer = int(streng_verdi)
# Oversetter streng til heltall
• Du kan gjøre begge deler i en setning:
kuer = int(input(’Hvor mange kuer har du ? ’))
–Kalles nøstet funksjonskall og fungerer på følgende måte:
• Først utføres den innerste funksjonen, altså input(’Hvor mange..’)
• Verdien til input-funksjonen brukes så i int-funksjonen
• Resultatet fra int-funksjonen lagres i variabelen kuer
• Hente ut flyttall:
cash = float(input(”Mye penger har’ru? ”))
35
Utføre kalkulasjoner
Kapittel 2.7
Operator presedens (prioritert
rekkefølge)
• Pyton har følgende matteoperatorer: + - * / // % **
• Ved utrekninger blir disse utført ut ifra en prioritering av
hvilke operatorer som utføres først:
–
–
–
–
Eksponent: **
Multiplikasjon, divisjon og rest av divisjon: * / // %
Addisjon og subtraksjon: + Det vil si at uttrykket: 12 + 6/3 blir 14 og ikke 6 (6/3 blir utført
først)
• For å sikre korrekte beregninger bruker man parenteser:
– (12+6)/3 blir 6
– 10/(5-3) blir 5 osv…
37
Bruk av variable i utregninger
• Når du bruker flere variable i ett uttrykk, vil:
– Variabelen på venstre side bli resultatet av utrekningen
– Alle variablene på høyre side er verdier som brukes i utrekning.
– Eks:
A=5
B=8
C =
A + B + 9
Resultat
lagres her
5 + 8
+ 9
Vi prøver litt…
38
Programmere litt?
• Oppgave: Lag et program som
–
–
–
–
Henter inn tre måleverdier
Kalkulerer gjennomsnittet (summen delt på 3)
Viser resultat på skjerm
Eksempel på kjøring:
• Prøv å programmere dette selv!
– Hvis du er så god at det blirenkelt: Lag penere utskrift
• Bruk tabulator eller format
• Vis at du ville klare å få tall i pene kolonner under hverandre
hvis det skulle regnes ut flere gjennomsnitt
39
Mer om utskrift til skjerm
Kapittel 2.8
Endring av oppførsel for print
• Kan endre hvordan den separerer elementer
– Default er ett blankt tegn
a=5
b=7
print(a,b,sep=’_’)
# gir 5_7
print(a,b,sep=’’)
# gir 57
• Kan også endre oppførsel på linjeskift
– Default er at den avslutter med et linjeskift
print(’Her kommer en setning.’,end=’’)
print(’her kommer en setning til.)
– Begge blir skrevet ut på samme linje!
– Kunne ha satt end=’\n\n’ for å gå to linjer ned
41
Escape-karakterer
• Escape-karakterer er spesialkarakterer
– kan skrives inn i tekststrenger for spesielle operasjoner:
\n
Gir linjeskift
\t
Hopper til neste tabulator
\’
Skriver ut tegnet ’
\”
Skriver ut tegnet ”
\\
Skriver ut tegnet \
–Eks:
print(’\tInnrykk er kult med\nNy linje’)
42
Formattering av tall ved hjelp av
funksjonen format
• Funksjonen format tar inn et tall og returnerer en
tekststreng der du kan bestemme hvordan tallet skal
formatteres:
format(tall,formattering)
–formattering er en tekststreng for ulike valg, f.eks:
format(1/3,’.2f’)
format(1/3,’10.1f’)
format(1/3,’e’)
format(1/3,’.0%’)
format(500,’10d’)
# 2 desimaler, f står for float
# 1 desimal og setter av ti tegn
# vitenskapelig notasjon på tallet
# tallet i prosent med 0 desimaler
# heltall der det settes av ti tegn
–Typisk bruk:
print(format(1/3,’10.5f’))
43
Oppsummering
•
Utviklingssyklus:
– Design program, skriv kode, rett opp skrivefeil, test programmet, rett opp
logiske feil (debugging)
•
•
•
•
•
•
•
•
Skrive til skjerm: print(uttrykk)
Variabler: Referanser med navn til verdier i minnet
Tilordning: Gi variabler verdier: variabel = uttrykk
Datatyper: int, float, str, bool
Lese fra tastatur: variabel = input(prompt)
Operatorpresedens: Rekkefølge av matematiske operatorer
Ved utrekning er variabler på høyre side av = verdier og
resultatet blir lagret i variabel på venstre side!
Formattering av tall ved hjelp av funksjonen
format(tall, formattering)
44